毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态

毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态

一、毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态(论文文献综述)

特日格勒,冯伟,杨文斌,李钢铁,李卫[1](2021)在《中国沙漠(地)土壤水分深层渗漏研究进展》文中进行了进一步梳理随着人工固沙植被防治土地沙漠化的需要,沙漠(地)的土壤水分深层渗漏动态的研究显得尤为重要。通过详细查阅中国沙漠(地)土壤水分深层渗漏的近年研究成果,综合分析了深层渗漏量的研究方法、时空分布特征及影响因素,指出不足,指明未来研究工作的发展方向与重点领域。认为今后研究工作的重点应通过模拟降雨等试验建立深层渗漏模拟模型;利用水量平衡公式模拟计算土壤蒸发动态等方面进行深入研究与探讨。

刘姣[2](2021)在《神木臭柏自然保护区大型土壤动物群落特征与土壤质量评价》文中认为本研究以陕西神木臭柏县级自然保护区臭柏群落下的土壤动物群落及土壤理化性质为研究对象,选取9个典型样地采集土壤样本和大型土壤动物,在测定土壤理化性质、鉴定大型土壤动物群落组成、分析两种指标之间相互影响的基础上,计算土壤动物和土壤理化性质的隶属度值,利用主成分法对样地土壤质量状况进行了综合评价。该研究旨在明确臭柏群落对沙地恢复的改良作用,以期今后为风沙区生态修复与重建提供数据支撑与理论依据。主要结果如下:(1)在研究区9个样地共采集捕获到土壤动物个体数为182头,经鉴定其隶属6目,14个科。其中鞘翅目、鳞翅目和膜翅目为优势类群;双翅目、半翅目和蜘蛛目为常见类群;所捕获的土壤动物中无稀有类群。且所捕获动物表现出表聚现象。(2)通过LSD分析表明,不同样地土层土壤机械组成在060 cm土层存在显着差异(P<0.05),且其主要由<0.5 mm的颗粒组成;土壤各理化指标在不同样地、不同土层之间差异显着(P<0.05)。随着土层厚度的增加,土壤容重增大,毛管孔隙度和总孔隙度逐渐降小。土壤呈弱碱性,pH值变化介于7.258.51之间;土壤电导率整体波动较大,变化值介于8.1388.70之间。各样地土壤有机质和速效养分分析发现:各样地的土壤养分具有明显的垂直分布特征,特别是土壤化学指标,表聚现象明显,且随土壤深度增加而降低。在坡位影响下各样地的含水量和蓄水量整体分别表现为沙丘下部>沙丘中部>丘间低地>沙脊,沙丘中部>沙丘下部>沙丘低地>沙脊。在坡向影响下各样地除饱和含水量、非毛管孔隙度和总孔隙度表现为迎风坡>背风坡;其余均表现为背风坡>迎风坡。在林内外植被影响下各样地的土壤含水量和蓄水量均表现为草地>臭柏>沙地;其他除速效磷外,20100 cm土层臭柏林均为最小。(3)通过冗余相关分析(RDA)表明,土壤饱和含水量、土壤孔隙度(总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)、速效钾、有机质、碱解氮和毛管持水量是影响土壤动物分布的重要因素。环境因子对鞘翅目、膜翅目、半翅目、蜘蛛目和双翅目影响较大。(4)通过主成分分析提取出5个主成分变量累计贡献率为85.91%。进一步算出土壤的综合评价值,臭柏群落整体是排名靠前;从不同坡位的土壤综合评价值来看为沙丘中部(0.659)>沙丘下部(0.555)>沙丘上部(0.502)>丘间低地(0.161)。不同坡向的土壤综合评价值为背风坡(0.648)>迎风坡(0.405);林内外的土壤综合评价值为草地(0.648)>沙地(0.368)>臭柏(0.161)。

洪光宇[3](2021)在《毛乌素沙地杨柴和沙柳的蒸腾耗水特征及人工林地植被承载力》文中认为水分是限制毛乌素沙地植被生长与稳定的主要因素。准确获取典型造林树种的蒸腾耗水特征和土壤水资源变化是评估人工林群落稳定性、指导林分结构优化调控以及植被合理配置的核心问题。本研究以毛乌素沙地典型的造林树种杨柴(Hedysarum leave)和沙柳(Salix psammophila)人工林为研究对象,在林分结构特征基础上,采用热扩散式包裹茎流仪、HOBO-U30小型气象站型自计气象站、Watch Dog2800型土壤水分自动监测系统等设备进行定位动态监测,利用降水入渗过程模型(Hydrus-1D)估算林地的土壤有效贮水量,基于水量平衡原理,估算杨柴和沙柳人工林地承载力。主要研究结果如下:1.杨柴人工灌木林、沙柳人工灌木林和裸沙样地的土壤水分在降雨时间格局的影响下均呈明显的季节和垂直变化。8月份土壤水分含量最大,沙柳人工林和裸沙样地土壤水分剖面呈“s”形,杨柴人工林土壤水分剖面呈“3”形。0-110cm深度土壤水分含量沙柳人工林>杨柴人工林>裸沙,杨柴和沙柳人工林地在同一降雨事件土壤水分入渗量与深度存在差异,小雨事件水分对杨柴人工林的补给量大于沙柳人工林,中雨以上降雨事件水分更容易入渗到沙柳人工林深层土层。>8.8 mm的降水水分能够入渗到30 cm以内土层(毛乌素沙地灌草植被根系主要分布土层)为有效降水事件。2.通过考斯加柯夫(Kostiakov)、菲利浦(Philip)、霍顿(Horton)和通用经验模型(f=at-n+b)模拟杨柴和沙柳人工林土壤水分入渗率的比较分析,经检验考斯加柯夫模型适用于描述杨柴人工林土壤降雨入渗过程,回归系数范围为0.9021-0.9518;通用经验模型适用于描述沙柳人工林土壤降雨入渗过程,回归系数在0.7415-0.9923之间。Hydrus-1D模型通过参数优化后,可以较准确地描述杨柴人工林、沙柳人工林及裸沙的土壤水分变化过程,并能够估算出30 cm土层处的向下渗漏量和土壤整体蒸发量。植被生长旺季的7-9月,裸沙、杨柴人工林和沙柳人工林30cm及以下土层渗流量分别占同期降雨78.08%、43.24%和47.39%,人工灌木林地土壤渗漏量要远低于裸沙。3.2017-2018年7-9月间,毛乌素沙地杨柴平均日液流速率为15.18g/d,平均日液流量为364.42 g/d。沙柳枝条平均日液流速率为17.01 g/d,平均丛日液流量为12245.73g/d。沙柳整丛的蒸腾量显着高于杨柴。杨柴和沙柳液流速率和液流量因气象因子的变化而变化,呈现显着的白昼、日间、月际的进程变化。供试灌木种间对环境因子的响应程度存在差异,在小时和日尺度上,杨柴和沙柳液流变化同时受气温、太阳辐射、相对湿度和饱和水汽压差共同影响;在月尺度上,杨柴和沙柳液流速率及量变化同时受到太阳辐射的影响。但不同的是,饱和水汽压差是影响杨柴的主要因子,气温和相对湿度是影响沙柳的主要影响。种内因径级不同对环境因子的响应程度存在差异,小径级杨柴植株对环境因子的响应程度最低。4.基于水量平衡理论,通过Hydrus-1D模型估算土壤水分的补给量及植被耗水量模型估算单株(丛)耗水量,测算杨柴和沙柳人工林土壤水分承载植被能力。杨柴适宜造林密度为4701株/hm2,沙柳适宜造林密度在1013丛/hm2左右。

赵鑫[4](2021)在《毛乌素沙地典型人工灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水特征研究》文中研究指明土壤水分是半干旱区沙地系统运转的核心,其时空变化直接影响植被根系对水分和养分的吸收,很大程度决定着沙地植被恢复和生态环境改善。蒸散耗水反映水分在土壤-植被-大气系统(SPAC)的运移过程,在人工林建设过程中要考虑植被的耗水特征及对半干旱区环境的适应能力。因此,加强对半干旱区灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水量特征研究,对该区植被优化配置及水资源有效利用具有重要的现实意义。本研究以毛乌素沙地典型人工灌丛为研究对象,于2018年3月至2019年10月利用中子仪(CNC503DR)测定0~300 cm土壤水分,分析背风坡条件下不同植被类型(天然草地、长柄扁桃、沙柳、紫穗槐),不同立地条件(迎风坡、丘顶、背风坡)长柄扁桃灌丛及迎风坡不同长柄扁桃栽植密度(0.22株/m2、0.27株/m2、0.33株/m2)下土壤水分时空变化特征。依据水量平衡原理对不同立地及不同栽植密度条件下长柄扁桃灌丛小区的蒸散耗水特征进行研究,并对影响灌丛小区蒸散耗水量因素进行分析,主要结论如下:(1)监测期内不同植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量大小为天然草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上,2018年表现为秋季>夏季>春季,2019年表现为春季>夏季>秋季。各植被类型土壤水分时间(季节)变异系数随着土层深度增加逐渐减小,垂直变异系数在夏秋季节较大。时间稳定性分析表明100~120 cm,120~140cm,100~120 cm,50~60 cm土层土壤含水量,可以分别较好地估算天然草地、长柄扁桃、沙柳、紫穗槐0~300 cm剖面平均土壤含水量。(2)栽植密度为0.33株/m2长柄扁桃灌丛平均土壤含水量较高,0.22株/m2次之,0.27株/m2最低,受2018年末降水量影响,次年3种密度条件下春季土壤含水量较高。3种密度下0~300 cm剖面土壤含水量的垂直分布在夏季差异较大,秋季次之、春季较弱,土壤水分时间变异系数浅层较高,深层较低。时间稳定性分析表明160~180 cm、100~120 cm、140~160 cm土层分别可以较好的估算研究区长柄扁桃栽植密度0.22株/m2、0.27株/m2、0.33株/m2剖面0~300 cm平均土壤含水量。(3)不同立地条件0~300 cm土层平均土壤含水量大小为迎风坡>丘顶>背风坡且三者间差异性显着,均为中等变异。在季节变化上,2018年整体表现为秋季>夏季>春季;2019年表现为春季>夏季>秋季。3种立地条件下土壤含水量在0~300 cm土层垂直分布存在较大差异,其中迎风坡土壤水分160~300 cm土层迅速增加。各立地条件0~50 cm土层土壤含水量在时间上波动较大,深层土壤含水量在时间上变化较稳定;垂直变异系数整体表现为夏季>秋季>春季。时间稳定性分析表明70~80 cm、40~50cm、140~160cm土层可以较好的估算研究区背风坡、丘顶、迎风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量。(4)灌丛小区蒸散耗水量表明,不同立地条件下灌丛小区蒸散耗水量大小为迎风坡>背风坡>丘顶;不同长柄扁桃密度条件下表现为0.33株/m2>0.27株/m2>0.22株/m2。7月初至8月中旬蒸散耗水量最大,灌丛小区在2018年监测期内均有较多的土壤水分节余,能够满足长柄扁桃正常生长。灌丛小区蒸散耗水量与降水量呈正相关性(p<0.01),尤其在2018年为显着正相关。在小区坡度和地上植被因子大致相同条件下,土壤有机质可以提高灌丛小区土壤含水量,为植被正常生长提供较多的水分,进而增加其蒸散耗水量。另外,剖面土壤砂砾含量较大,不利于土壤水分向上传输,对灌丛小区蒸散耗水量有明显的抑制作用。

郑颖[5](2021)在《基于数值模拟的毛乌素沙地植被变化对区域气候和水分平衡影响研究》文中研究说明土地利用/覆盖变化(Land use and land cover change,LUCC)对气候变化的影响是全球变化研究的重要内容之一。陆地植被变化是LUCC的重要表征,其可通过改变植被覆盖度、地表反照率等生物地球物理属性,调节地表能量平衡和水分循环,进而对区域气候要素和水分平衡产生重要影响。地处干旱半干旱区的毛乌素沙地作为“黄河流域生态保护和高质量发展”国家战略的重要组成部分,是典型的生态环境脆弱区与气候变化敏感区,曾经是我国荒漠化最严重的地区之一。自2000年以来,随着一系列生态恢复工程的实施,该地区植被状况呈现明显好转、生态环境得到显着改善,已成为我国植被恢复和荒漠化逆转最为成功的案例。然而,大规模植被变化对区域气候的生物地球物理调节效应以及对水分平衡的影响仍然缺乏定量评估,亟待开展深入研究。本文以毛乌素沙地为研究对象,首先基于归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)查明了植被变化的时空特征,并区分了气候变化和人类活动对植被变化的相对贡献;其次,采用数值模拟法,利用WRF-Noah陆-气耦合区域气候模式,定量评估了植被变化对气温、降水等关键气候要素的影响并阐明了其物理过程和机制,在此基础上,进一步评估了植被变化对区域水分平衡的影响;最后,从极端土壤湿度变化的角度模拟了陆面蒸散改变对区域降水的影响潜力,并与外界水汽输送改变对降水的影响相比较,探讨了区域陆面过程(如蒸散)与大尺度大气过程(如外界水汽输送)对降水的相对重要性。本研究可为干旱半干旱地区植被恢复与生态建设提供理论支撑,为深入理解当地气候变化的归因、科学应对气候变化并制定适应性策略提供科学参考,并有望充实和完善植被-气候关系的基础理论。主要研究结果和结论如下:1.2001-2018年毛乌素沙地约有86%的区域植被生长季(5-9月)NDVI呈显着增长趋势(p<0.05),区域平均变化率为0.049 decade-1。植被状况的显着好转受到气候变化和人类活动的共同影响,其中,大部分区域人类活动的贡献率超过80%,而同期气候变化的贡献率通常不足20%。2.毛乌素沙地植被恢复使夏季地表生物地球物理属性发生强烈改变,植被覆盖度和叶面积指数大幅增加,而地表反照率有所降低。模拟结果显示,响应于植被变化,夏季日均气温降低了0.13-0.32℃,并且夜间最低气温的降温幅度(0.15-0.47℃)明显大于白天最高气温(0.04-0.13℃),这种不对称降温效应导致气温日较差增加了0.1-0.37℃。同时,植被恢复具有微弱的增湿效应,气温和比湿的联合响应使地面空气热含量减少了0.1-0.4 k J/kg,为当地夏季带来略微冷湿的气候环境条件。此外,植被恢复在一定程度上引起夏季极端高温事件强度和频率的减少以及极端低温事件强度和频率的增加。植被恢复对日均气温产生的降温效应主要归因于蒸散的增加,而土壤热通量的昼夜循环减弱在最低气温变化中发挥了更大的作用。3.毛乌素沙地植被恢复引起区域夏季蒸散增加了0.17 mm day-1,增幅为8%,相当于整个沙地的夏季蒸散耗水量增加了约3.5×108 m3。但由于水汽增加未能引起明显的降水正反馈,同时蒸散冷却作用使大气趋于稳定,在一定程度上会抵消水汽增加可能对降水产生的积极影响,因此,植被恢复对区域降水的影响可忽略不计。由于水分亏缺得不到降水反馈的补偿,使区域地表水分平衡被打破,导致0-200 cm深度的土壤湿度有所减少,且深层土壤水分的消耗超过表层。4.陆面蒸散变化对毛乌素沙地降水的影响潜力很小,当地降水变化主要受到外界水汽输送的支配。水汽通量辐合(MFC)高值时期的区域降水量比低值时期高出70%以上,同时中高强度降水(>10 mm day-1)有所增多。降水变化可分解为影响水汽供应能力的直接贡献以及影响降水效率的间接贡献。高MFC主要通过提高降水效率从而显着增加降水;土壤湿度改变引起的蒸散增加仅在MFC高值时期通过间接贡献对区域平均降水有一定的积极影响,但这种效应相对较小,对降水的作用也不显着。综上所述,毛乌素沙地植被恢复导致的蒸散增加对区域夏季气温具有明显的降温效应,这在一定程度上有助于缓解当地气候变暖以及极端气温事件对生态系统造成的负面影响,但这种变化却不足以促进区域降水的增加。该地区降水主要受到外界水汽输送变化的强烈影响,而陆面蒸散变化对降水的影响潜力很小,进一步说明即使区域陆面状况有较大程度的改变(如大规模植被恢复),由其引发的蒸散变化对降水产生的生物地球物理反馈可能也将十分有限。需要引起重视的是,植被覆盖增加造成的水分亏缺得不到降水反馈的补偿,反而造成土壤水分减少,可能会加剧水资源短缺,将不利于维持当前植被恢复和生态系统服务的可持续性。因此,本研究建议未来干旱半干旱地区的植被恢复与生态建设,应综合权衡植被-气候-水文之间的关系,植被建设要与当地气候和生态承载力相适应,以实现区域可持续发展。

朱亮[6](2021)在《大规模植被恢复条件下半干旱地区流域水循环演变机制研究 ——以北川河流域为例》文中认为20世纪70年代以来,我国国土绿化取得显着成效,在水土保持和防风固沙方面发挥了重要作用。与此同时,大规模植被恢复使下垫面格局发生剧烈变化,对区域水循环条件和水文过程产生深远影响,尤其是在我国北方缺水地区,局部植被恢复趋近水资源可持续利用的极限,出现了新的生态-水资源矛盾。因此,深入研究大规模植被恢复作用下水循环演变机制,对科学认识缺水地区生态与水资源的协调发展具有重要意义。针对半干旱地区植被恢复对水资源的影响问题,以黄河上游支流北川河流域为研究对象:首先通过土壤剖面水分监测和降雨补给入渗示踪试验,揭示人工灌丛植被恢复对降水-土壤水-地下水转化过程的调控机理;然后结合长序列气象、水文资料及遥感数据分析流域尺度水循环要素演变趋势,明确植被恢复对关键水循环要素演变的影响作用;最后通过建立水资源乘数效应模型,从广义水资源的角度阐明了植被恢复对提高流域水资源有效利用量的意义。研究结果表明:(1)人工灌丛植被恢复能够增强浅层土壤透水性和蓄水量,促进浅层土壤水分循环。高覆盖度灌丛土壤剖面(D1)的平均孔隙度、饱和导水率和含水率分别是稀疏草地土壤剖面(D2)的1.04倍、3.83倍和1.5倍;D1剖面土壤水分累积增量、平均增速、累积消耗量和平均消耗速率分别为D2剖面的1.67倍、5.5倍、2.03倍和3.2倍;其中,0~20cm深度上土壤水分累积增加量和消耗量的占比均在89%以上,是影响土壤水分循环的最关键层位。(2)高覆盖度灌丛可以削弱降雨对深层土壤水分及地下水的补给量。试验期内D1和D2区域地下水降雨入渗补给量分别为11.08mm和15.46mm,优势流分别占比31.4%和42.7%;D1区域土壤含水率在1.2~3.5m区间上的平均值仅为D2区域相应深度的65.1%。植被恢复被对地下水补给衰减的影响机理表现在:一是冠层截留消减到达地表的降雨量和降雨强度,在降低总补给量的同时也降低了优势流的发生程度;二是深根系吸水引起零通量面下移,造成能够持续补给地下水的非饱和带空间变小;三是深根系植被耗水形成的土壤干层使水分向深层运移过程中优先补给干层土壤的水分亏空,降低了向深层的补给量。(3)在流域降水相对稳定的条件下,流域天然径流呈衰减趋势,植被恢复引起的生态用水量增加是造成径流衰减的主要原因。在1956~2016时间序列上,流域降水量总体变化趋势相对平稳,存在5年、12年和超过32年的分布周期;径流深总体呈不显着减小趋势,平均降幅7.5mm/10a,其中,地表产流衰减趋势约是基流衰减趋势的4倍。在多年平均降水量条件下,植被恢复后年均生态耗水量增加1.11亿m3,是水资源开发增量的1.6倍。(4)流域年蒸散发量随植被恢复呈减小趋势,土壤水分变化是影响蒸散发和生态耗水变化的重要原因。2015年植被覆盖率比2000年增加了4.01%,年蒸散发量降低了25.96mm,植被恢复通过降低地表风速及太阳辐射等引起土壤蒸发减小是导致流域蒸散发量降低的主要原因;植被恢复对生态耗水量的影响程度与降水量有关,总体表现为丰水期的耗水强度高于枯水期,体现了植被恢复良好的径流调节和水源涵养功能。(5)植被恢复影响下,流域水资源结构发生变化,综合水资源效应显着提高。植被恢复前、后,降水在地表产流、生态消耗和基流排泄三个环节上的分配比例分别由0.275、0.569、0.156变为0.231、0.634、0.134,表现为更多降水参与长周期的土壤水-植被/地下水的循环,更多水资源从线状水域系统向面状陆域系统转移;在多年平均降水量条件下,植被恢复后年均综合水资源效应增加了20.7%。植被恢复引起流域水循环及水资源分配的转变符合本流域以生态为核心的价值定位,对发挥水资源的综合效应具有积极作用。以上成果深化了半干旱地区植被恢复条件下多元水转化过程及作用机理,明确了北川河流域水循环及水资源的演变趋势,为正确认识半干旱区植被恢复与水资源可持续发展问题提供科学依据。

张雷[7](2021)在《毛乌素沙地人工灌木林群落特征及其生态系统服务研究》文中研究说明毛乌素沙地作为我国四大沙地之一,生态环境比较脆弱,并且沙漠化等生态灾害频发。为了防治沙漠化,人工植被建植作为主要技术手段和措施被广泛应用于该地区。毛乌素沙地经过40多年的治理,形成了大面积的沙柳、杨柴和柠条等人工灌木林,并在植被恢复过程中出现的“风蚀破口”进行了不同补植模式的应用实践。然而,什么样的恢复措施、什么样的补植模式才是好的生态恢复,仍然缺乏系统研究。因此,本研究以毛乌素沙地人工建植的沙柳和杨柴灌木林为研究对象,从林龄和微地形方面,分析了毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林群落变化特征和演替方向,构建了沙地植被恢复生态系统服务评价指标体系,分析了植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务变化特征,并对植被恢复以及植被恢复过程中出现的“风蚀破口”的不同补植模式进行了评价,最终探讨了生态系统服务权衡与协同关系。本研究在丰富基于统计学方法对生态系统服务进行研究的同时,旨在为指导我国沙区植被恢复和退化恢复植被优化调控提供科学依据,同时也为制定区域发展与生态保护双赢政策提供参考。研究结果如下:(1)随着造林年限的增加,沙柳和杨柴种群均在退化,其重要值也下降到造林34年和38年的0.8475和0.4994,群落向着油蒿群落正向演替,但是杨柴的演替速度更快些;群落演替后期草本层均出现了多年生禾草,群落趋于稳定。随着造林年限的增加,群落特征指标值增加,但飞播杨柴的提升速度较沙柳造林慢。微地形研究表明,杨柴个体大小随着坡位的下降呈明显的减小趋势;杨柴种群活力丘间低地最高,迎风坡次之,背风坡最差;演替进程上背风坡更快;此外,从立地条件来看,丘间低地的地上生物量、全氮和土壤含水量较高,迎风坡坡中的地上生物量和速效钾较高,背风坡坡上风蚀最大。(2)以生物多样性、固碳调节、土壤肥力调节、涵养水源和防风固沙等5个生态系统服务类别为准则层,构建了沙地植被恢复生态系统服务评价指标体系,其中防风固沙权重最大,为0.42,生物多样性次之,为0.25,再次是涵养水源,为0.17。(3)生态系统服务变化指数(ESCI)分析显示,随着造林年限的增加,沙柳和杨柴人工灌木林大部分生态系统服务增益显着;生物多样性和固碳调节在造林初期增益最快,且沙柳林增速快于杨柴林;土壤肥力调节在造林中段增益最为明显;涵养水源在沙柳林造林初期没有减损,而在杨柴林略有减损;沙柳和杨柴人工灌木林在造林初期防风固沙功能增效显着,并分别在造林23年和14年后能提供稳固的防风固沙功能。沙柳和杨柴人工灌木林各阶段可分为4类生态系统服务簇:(1)植被提供服务匮乏型;(2)水土保持保护型;(3)植物土壤保育型;(4)多功能型。微地形方面,坡中相比坡上,固碳调节、土壤肥力调节处于增益状态;坡下相比坡中,涵养水源和防风固沙处于增益状态;丘间低地相比坡下,全部处于明显的增益状态。此外,丘间低地相比迎风坡和背风坡均呈明显的增益状态;背风坡相比迎风坡,涵养水源和防风固沙增益,其它减损。(4)随着造林年限的增加,沙柳和杨柴人工灌木林评价分值增高,且分别在造林8年和30年后与油蒿群落的得分相近。微地形结果表明,丘间低地的生态系统服务评价得分最高,其次为坡中,坡上和坡下略低,且迎风坡优于背风坡。对“风蚀破口”不同补植模式的评价结果表明,沙柳沙障的固碳能力、土壤肥力调节和防风固沙等效益恢复的最好,紫穗槐生物多样性恢复最好,樟子松人工林均最差;得分上,紫穗槐仅略低于沙柳沙障,可以继续推广,而相对于樟子松,乡土的沙柳更值得推广,该地区也更适合灌木林的营建。(5)裸沙地土壤肥力调节与涵养水源为协同关系,土壤肥力调节在权衡中相对其它服务收益是以损耗生物多样性为前提的。油蒿群落固碳调节与土壤肥力调节、涵养水源三者之间存在协同关系,防风固沙和生物多样性在权衡中已达到相对饱和,均不再收益。随着林龄的增加,沙柳人工灌木林土壤肥力调节和涵养水源一直为协同关系,但仍以权衡为主,固碳调节在权衡中均不收益,生物多样性在权衡时收益开始增多并出现协同关系。随着林龄的增加,杨柴灌木林协同关系略有增加,但仍以权衡为主,规律基本一致,就是防风固沙均不收益,涵养水源均相对收益,只是权衡程度在降低,竞争在减小。微地形方面,协同关系的数量坡下>坡中>坡上和丘间低地,但防风固沙均不收益。不同坡向权衡和协同关系类似,只是背风坡权衡程度更高,竞争更激烈。此外,沙柳人工灌木林生物多样性和土壤肥力调节各自评估指标之间具有较高的相关性,杨柴人工灌木林所有多样性指数与单位面积生物量、土壤有机质、速效P和土壤含水量均呈显着正相关,而所有的指标与风蚀桩高度变化均呈负相关。以上结果表明,杨柴人工灌木林相比沙柳人工灌木林可以更快的演替到油蒿群落,但是飞播杨柴提升群落生态效益的速度较沙柳造林慢。沙柳和杨柴造林初期以生物多样性、固碳调节和防风固沙增益为主,但是并没有过多的消耗土壤含水量,中期以土壤肥力调节为主,且沙柳和杨柴分别在造林23年和14年以后可提供稳固的防风固沙功能。此外,微地形对群落演替和生态系统服务产生了重要影响,在优化抚育时应根据功能需要分部位经营。整体上,人工促进毛乌素沙地植被恢复是成功的,但是在今后选择物种时应更多的考虑乡土灌木树种。

郑策[8](2021)在《毛乌素沙地季节性冻土区包气带水汽热耦合运移机制研究》文中提出季节冻土分布面积占我国国土面积的53.5%,区内的丰富资源对于人类的生存环境及生产活动有重要意义。受季节性冻融循环作用影响,包气带中水、汽、冰三相迁移转化过程和机理相对复杂,关于水汽热耦合传输机制、模型构建及计算模拟技术等方面的研究相对薄弱,限制了人们对于包气带水循环机理以及许多环境与工程问题的理解。本文以毛乌素沙地季节性冻土区为研究对象,聚焦包气带水汽热耦合传输机制,在原位监测及室内外试验的基础上,通过数值模拟技术定量研究冻融期及非冻融期包气带水汽热耦合运移过程,揭示了不同时间尺度下、不同深度处土壤水分、温度以及通量的分布特征与变化规律。主要取得如下研究成果:(1)通过长期原位监测包气带水热动态发现,受降水频繁及蒸发强烈影响,在非冻融时期浅层10 cm处土壤水分波动显着。随深度增大土壤水分与温度变幅减弱,且存在明显滞后现象。当土壤温度低于冻结点后,液态水含量显着下降,含冰量逐渐增大,最大冻结深度超过110 cm。土壤水汽密度与温度变化联系紧密,在冻结时数值较小。(2)基于监测及室内外试验数据,利用Hydrus-1D软件分别建立了水汽热耦合模型与等温模型研究非冻融期包气带水分迁移过程。相比较而言,耦合模型土壤水分与温度拟合RMSE值分别为0.007 cm3/cm3与0.7℃,误差相对较小,表明其适用于评价干旱半干旱地区土壤水分运移过程。由于忽略了温度梯度驱动下液态水与气态水迁移过程,等温模型的拟合结果较差,误差随模拟时间增长而逐渐增大。(3)对不同气象条件下耦合模型中各水分通量的日变化规律进行分析表明,等温液态水在干旱时期受蒸发作用影响通量方向向上,在降雨过程中表层会交替出现聚集型及发散型零通量面,通量值显着增大;而等温气态水通量在干旱时期及湿润时期通量值均较小,对水分迁移过程影响可被忽略。在温度梯度驱动下,非等温液态水与气态水通量存在明显的日变化规律。在干旱时期气态水与液态水通量最大值分别出现在土壤表层及20 cm处,受降雨过程影响液态水通量显着增大而气态水通量减小。(4)基于冻融期包气带水汽热耦合运移理论,研发了适用于冻融条件下包气带水汽热耦合运移程序,将其嵌入Hydrus-1D软件中。在程序计算过程中,对容易引起数值计算不收敛的问题进行了改进,包括采用有效能量理论方法修正了相变时计算的土壤温度以及增加含冰量计算模块,提升了模型运行稳定性。利用该程序建立了水汽热耦合数值模型,其模拟结果与冻融期实测值拟合较好,土壤水分与温度拟合RMSE值分别为0.006 cm3/cm3与0.6℃。此外,通过不同试验场地实测数据验证表明该模型具有良好的适用性,可用于不同冻土地区研究中。(5)利用所建立的模型模拟了冻融时期包气带水汽热耦合运移过程,在典型冻结时期内,浅层土壤中存在日冻融循环现象,内部冻结锋不断向下运移,而在典型融化时期内土壤呈现出双向融化状态。在基质势梯度及温度梯度的驱动下,土壤水分向冻结锋处迁移,引起深部土层含水量减小。在冻层内部,由于冰的存在液态水流动受到抑制,其通量比之前减小了1~5个数量级,此时等温气态水通量数值相对较大。(6)对不同时期土壤水分迁移驱动力进行分析表明,等温液态水通量是总水分通量的最重要组成部分,由温度梯度驱动的气态水与液态水则分别对土壤浅层及内部的水分运移过程影响较大。在非冻融期内非等温气态水通量在总水分通量中的占比超过20%。并随降雨量的减少,其影响不断增大。当土壤冻结后非等温气态水主导冻层内水分运移过程,并且等温气态水的影响也不该被忽略。以上研究成果不仅可为毛乌素沙地水资源合理利用及生态环境保护提供科学依据,同时所研发的冻融程序也可应用于其他地区,对于揭示季节性冻土区包气带水分循环机理具有重要理论及实际意义。

黄松宇[9](2020)在《毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统表面能量平衡特征及影响因素》文中认为干旱和半干旱生态系统的表面能量平衡能够反馈于局域和区域气候,在碳水循环方面极其重要。典型沙生灌丛生态系统在中国北方干旱与半干旱区分布广泛,其能量交换过程极其容易受气候变化影响,对预测干旱和半干旱区生态系统过程与功能至关重要。然而目前干旱/半干旱地区能量平衡研究较少,缺乏系统的研究量化能量平衡对气候变化的响应。为确定半干旱地区影响能量平衡的主要因素,帮助预测半干旱区生态系统将如何响应气候变化,本研究以毛乌素沙地典型的油蒿灌丛生态系统为研究对象,结合涡度相关法、辐射观测、和土壤热通量观测和微气象因子观测,评估了2012-2018年的能量平衡闭合状况,分析了能量分配的昼夜、季节和年际变化动态,探讨了生物和非生物因子在不同时间尺度上对能量分配的调控机制。通过以上研究,得到以下主要结论:(1)研究区灌丛生态系统存在能量平衡不闭合现象。能量平衡闭合程度符合FLUXNET站点以及中国通量网China FLUX站点能量平衡闭合范围的报道。半小时尺度上,能量平衡闭合OLS(Ordinary Least Squares)线性回归直线的斜率在0.59-0.64之间,平均值为0.61,7年的能量平衡闭合比EBR均值为0.82;7年整体OLS线性回归直线的斜率为0.64,EBR为0.82。日尺度上,OLS线性回归直线的斜率在0.69-0.78之间,平均值为0.72,7年的EBR均值为0.77;7年整体能量平衡闭合OLS线性回归直线的斜率为0.72,EBR为0.78。(2)净辐射(Rn)、显热通量(H)、潜热通量(LE)和土壤热通量(G)具有明显的昼夜、季节和年际变化。在昼夜时间尺度上,Rn、H和LE从日出后逐渐增加,在13时-14.5时达到峰值后逐渐减小。G的日变化较为平缓,通常随着Rn的增加而增加,在下午4-5时达到峰值后减小。季节上,Rn、H、LE和G通常从1月份开始增加,在生长季达到峰值后逐渐降低。LE的动态变化会受到土壤干湿循环的影响:LE随大的降雨事件迅速增加(约有1-2日的时间滞后),之后随着浅层(地下10 cm深)土壤体积水含量的消耗而逐渐降低。Rn每年的年总值范围为2477-2881 MJ m-2yr-1,7年年平均值为2660 MJ m-2 yr-1,H每年的年总值在1407-1677 MJ m-2 yr-1之间,7年年平均值为1538 MJ m-2 yr-1,LE每年的年总值在471-750 MJ m-2 yr-1之间,7年年平均值为611 MJ m-2 yr-1,G每年的年总值在-72-0 MJ m-2 yr-1之间,7年年平均值为-34 MJ m-2 yr-1。显热通量(H)无论是在年尺度还是季节尺度上都是占净辐射(Rn)比例最大的能量组分。水分限制使LE在植物生长蒸腾最旺盛以及降雨最充沛的时期,也没有超过H。G在日和季节尺度上对能量平衡起到重要的作用,但在年际尺度上G的贡献可以忽略不计。七年中生态系统能量分配的主要特征为:高波文比(β=H/LE;平均值2.60),高H/Rn(平均值0.58)和低LE/Rn(平均值0.23),即使相较于其他干旱和半干旱区的各生态系统,研究区的灌丛生态系统干旱的特征也很显着。(3)生物和非生物因子在不同时间尺度上对能量分配的影响存在显着差异。表面导度(gs)和归一化差异植被指数(NDVI)在半小时、日、月尺度上与能量分配(β)都是负相关。半小时和日尺度上,β与饱和水汽压差(VPD)正相关,月尺度上,β与VPD负相关。生长季中,VPD对β没有显着影响。在各时间尺度(半小时、日、和月),β均随着VWC的增加而降低。(4)利用结构方程模型对β年际变异影响因素分析表明,gs对β具有显着的直接影响,直接路径系数为-0.86。NDVI和VWC对β的调节主要通过gs间接产生作用,间接路径系数分别为-0.53和-0.18。VPD对β年际变异的影响一方面直接对β产生影响,另一方面通过gs对β产生间接影响,总路径系数为-0.30。gs和NDVI对β的主要影响表明植被在调节而能量分配方面发挥的重要作用。鉴于植被可以通过影响能量平衡改善当地气候,在半干旱地区实施植被恢复等措施可以在改善当地气候和逆转荒漠化方面发挥重要作用。

黄博[10](2020)在《毛乌素沙地东南缘典型植物群落下土壤理化性质分析》文中指出土地沙漠化是指在极端干旱、干旱与半干旱和部分湿润地区的沙质地表条件下,由于自然因素或人为活动影响,破坏了自然脆弱的生态系统平衡,出现了以风沙活动为主要标志,并逐步形成风蚀、风积地貌结构景观的土地退化过程,是我国当前最为严重的生态环境问题之一。沙漠化影响了我国18个省份,大约占国土面积的三分之一,有700多万hm2的田地、1.33亿hm2的草场也深受其影响,在我国因为沙漠化带来的损失每年高达570亿元。毛乌素沙地是我国四大沙地之一,生态环境脆弱,天然植被遭到严重破坏,风蚀沙化危害严重,土地生产力下降,沙尘暴频繁,受沙漠化影响严重,而近年来毛乌素沙地整体生态好转,林木覆盖率由新中国成立之初的0.9%提高到3.4%,通过人工干预将流动沙丘全部固定,尚需加快沙区生态系统正向演替,实现自我循环发展,同时也是我国沙漠化问题研究的热点区域之一。本文选取毛乌素沙地东南缘为研究区域,通过实地调查和实验分析,选取四种典型草本植物本氏针茅(Stipa capillata Linn)、牛心朴子(Cynanchum hancockianum(Maxim.)Al Iljinski)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus(Willd)Novopokr)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa(Trin.)Keng)和六种典型的灌木臭柏(Sabina vulgaris Ant.)、沙蒿(Artemisia desertorum Spreng.Syst.Veg.)、长梗扁桃(Amygdalus pedunculata Pall.)、柠条(Caragana intermedia Kuang et H.C.Fu)、羊柴(Hedysarum mongdicum Turcz Var.)、沙柳(Salix cheilophila)作为研究对象,分析这几种典型植物下土壤容重、土壤水分、土壤有机碳、土壤全碳、土壤全氮以及土壤碳氮比等物理化学性质进行分析,研究不同植物下土壤理化性质,以期为沙漠化不同程度植被选择、配置和土壤修复提供理论依据和科学方法。研究结果表明:(1)对四种草本植物土壤理化性质分析发现,四种草本植物土壤水分含量及土壤容重纵深变化不同,不同草本植物之间土壤水分含量及土壤容重值的变化也不尽相同,糙隐子草土壤水分含量最大,土壤持水、保水能力最强,本氏针茅、牛心朴子、阿尔泰狗娃花土壤水分含量、土壤持水、保水能力没有显着性差异,糙隐子草更有利于土壤有机质的积累以及土壤肥力的增加,阿尔泰狗娃花次之,本氏针茅和牛心朴子没有显着性差异。(2)对六种灌木土壤理化性质发现,六种灌木土壤水分含量及土壤容重值纵深变化不同,不同灌木植物之间土壤水分含量及土壤容重值的变化也不尽相同,柠条土壤水分含量最大,羊柴和沙柳土壤水分含量没有显着性差异,次之,长梗扁桃、沙柳土壤水分含量没有显着性差异,较小,沙蒿土壤水分含量最少。柠条和羊柴土壤保水能力没有显着性差异,最强,长梗扁桃、沙柳次之,臭柏和沙蒿土壤保水能力没有显着性差异。六种灌木土壤化学成分含量纵深变化不同,不同灌木植物之间化学成分的变化也不尽相同,柠条更有利于土壤有机质的积累以及土壤肥力的增加,羊柴次之,接下来是沙柳、长梗扁桃,臭柏和沙蒿没有显着性差异。(3)对比草本和灌木植物土壤理化性质发现,这十种植物中,除柠条和羊柴外,四种草本植物下土壤水分含量及保水能力大于其他四种灌木植物,柠条土壤水分含量远大于本氏针茅、牛心朴子和阿尔泰狗娃花土壤水分含量,羊柴土壤含水量大于牛心朴子和阿尔泰狗娃花的土壤含水量,羊柴和柠条土壤容重值远小于草本植物的土壤容重值,除柠条和羊柴两种灌木外,四种草本植物比其他四种灌木更有利于土壤的有机质积累以及土壤肥力的增加,柠条土壤有机碳、土壤全碳大于本氏针茅、牛心朴子、阿尔泰狗娃花的土壤有机碳、土壤全碳,羊柴土壤有机碳、土壤全碳大于牛心朴子、阿尔泰狗娃花的土壤有机碳、土壤全碳,柠条土壤全氮大于本氏针茅、牛心朴子的土壤全氮。糙隐子草土壤水分含量和保水能力最强,更有利于土壤有机质的积累和土壤肥力的增加。(4)不同植物土壤理化性质相关性分析结果表明,各草本植物、灌木土壤物理化学性质之间又有一定的相关性,相关性程度也不尽相同。

二、毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态(论文提纲范文)

(1)中国沙漠(地)土壤水分深层渗漏研究进展(论文提纲范文)

1 引言
2 沙地土壤水分深层渗漏量的研究方法
3 沙地土壤水分深层渗漏量的时间分布变化
    3.1 季节变化
    3.2 冻融对深层渗漏量的影响
    3.3 各个沙漠(地)渗漏量的时间动态特征
4 沙地土壤水分深层渗漏量的空间分布变化
    4.1 不同类型沙地的空间分布变化
    4.2 垂直变化
    4.3 各个沙漠(地)渗漏量的空间动态特征
5 沙地土壤水分深层渗漏量的影响因素
    5.1 降雨量对深层渗漏量的影响
    5.2 降雨强度、历时以及降雨频次对深层渗漏量的影响
    5.3 土壤初始含水率对降雨入渗的影响
6 讨论及展望

(2)神木臭柏自然保护区大型土壤动物群落特征与土壤质量评价(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 土壤动物
    1.3 土壤理化性质
    1.4 土壤动物与理化因子
    1.5 研究现状
    1.6 研究目的、意义
    1.7 研究内容
第二章 材料与方法
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 气候、地貌及土质特征
        2.1.3 生物资源
        2.1.4 社会经济
    2.2 野外采样
        2.2.1 样地选择
        2.2.2 土壤动物取样
        2.2.3 土壤取样
    2.3 室内测定
        2.3.1 土壤动物鉴定
        2.3.2 土壤理化性质测定
    2.4 数据处理方法
第三章 结果与分析
    3.1 土壤动物群落组成及多样性
        3.1.1 土壤动物群落组成
        3.1.2 土壤动物多样性特征
    3.2 土壤物理性质分析
        3.2.1 土壤粒径组成
        3.2.2 土壤容重
        3.2.3 土壤持水量
        3.2.4 土壤孔隙度
    3.3 土壤化学性质分析
        3.3.1 土壤pH值
        3.3.2 土壤电导率
        3.3.3 土壤有机质含量
        3.3.4 土壤速效养分含量
    3.4 土壤动物与环境因素冗余分析
    3.5 土壤动物和理化性质主成分分析
第四章 讨论
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

(3)毛乌素沙地杨柴和沙柳的蒸腾耗水特征及人工林地植被承载力(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的与意义
    1.3 沙地土壤水分时空动态研究进展
        1.3.1 国外沙地土壤水分研究概况
        1.3.2 国内沙地土壤水分研究现状
        1.3.3 沙地土壤水分时间变化特征
        1.3.4 沙地土壤水分空间变化特征
        1.3.5 沙地人工植被区降雨入渗变化规律
        1.3.6 沙地土壤水分平衡研究
    1.4 国内外树干液流研究进展
        1.4.1 树干液流的测定方法
        1.4.2 树干液流时间变化特征
        1.4.3 树干液流空间变化特征
        1.4.4 树干液流与环境因子关系
2 研究内容、方法及技术路线
    2.1 研究内容
        2.1.1 降雨变化特征分析
        2.1.2 土壤水分时空变化特征及对降雨响应
        2.1.3 杨柴和沙柳蒸腾耗水特征研究
        2.1.4 通过尺度转化计算杨柴和沙柳蒸腾耗水量
        2.1.5 土壤水分植被承载力
    2.2 实验设计及研究方法
        2.2.1 研究区概况
        2.2.2 实验设计与测定方法
        2.2.3 数据整理
    2.3 研究技术路线图
3 降水变化特征
    3.1 实验期内降水特征分析
    3.2 乌审旗近30年降水特征及趋势研究
    3.3 小结
4 土壤水分时空变化特征及对降雨响应
    4.1 土壤水分时空变化特征
        4.1.1 土壤水分动态及变异特征
        4.1.2 土壤水分季节动态特征
        4.1.3 土壤水分空间分布特征
    4.2 土壤水分对不同降雨格局的响应
        4.2.1 选取降水事件分析
        4.2.2 土壤含水量对小雨事件的响应
        4.2.3 土壤含水量对中雨事件的响应
        4.2.4 土壤含水量对大雨及暴雨事件的响应
    4.3 土壤入渗特征模拟
        4.3.1 入渗模型的选取
        4.3.2 入渗模拟结果
    4.4 基于hydurus模型模拟土壤水分变化
        4.4.1 模型原理
        4.4.2 土壤水分变化过程模拟
    4.5 讨论
    4.6 小结
5 杨柴和沙柳人工林液流特征
    5.1 杨柴和沙柳液流速率变化特征
        5.1.1 日液流速率变化规律
        5.1.2 日液流速率变化比较
        5.1.3 月际液流速率变化比较
    5.2 杨柴和沙柳液流量变化特征
        5.2.1 杨柴植株日液流量动态变化
        5.2.2 沙柳枝条日液流量动态变化
        5.2.3 杨柴植株月液流量变化特征
        5.2.4 沙柳枝条月液流量变化特征
    5.3 讨论
    5.4 小结
6 杨柴和沙柳液流变化与气象因子的关系
    6.1 液流速率与气象因子的关系
        6.1.1 日液流速率与气象因子的关系
        6.1.2 月际液流速率与气象因子的关系
        6.1.3 杨柴植株和沙柳枝条液流速率与气象因子的关系
    6.2 杨柴和沙柳液流量与气象因子的关系
        6.2.1 日液流量与气象因子的关系
        6.2.2 杨柴植株和沙柳枝条日液流量与气象因子的关系
    6.3 讨论
    6.4 小结
7 通过Hydrus-1D模型估算杨柴和沙柳人工林土壤水分植被承载力
    7.1 利用Hydrus-1D模型估算储水量
        7.1.1 杨柴和沙柳人工林蒸发量变化特征
        7.1.2 30cm及以下深度土壤水分渗漏量变化特征
    7.2 植被耗水量估算
    7.3 土壤水分植被承载力
    7.4 土壤水分植被承载力模型的建立
        7.4.1 土壤水分植被承载力及其影响因子的相关性分析
        7.4.2 土壤水分植被承载力模型的建立
    7.5 讨论
    7.6 小结
8 结论
9 创新点
10 展望
致谢
参考文献
作者简介

(4)毛乌素沙地典型人工灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水特征研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
第二章 研究区域与方法
    2.1 研究区概况
    2.2 研究方法
    2.3 数据处理与分析
    2.4 创新点
第三章 不同植被类型土壤水分时空变化特征及其时间稳定性
    3.1 土壤水分基本统计特征
    3.2 土壤水分时间变化特征
    3.3 土壤水分空间变化特征
    3.4 土壤水分时空变异系数
    3.5 土壤水分时间稳定性
    3.6 小结
第四章 不同长柄扁桃栽植密度土壤水分时空变化及其时间稳定性
    4.1 土壤水分基本统计特征
    4.2 土壤水分时间变化特征
    4.3 土壤水分空间变化特征
    4.4 土壤水分时空变异系数
    4.5 土壤水分时间稳定性
    4.6 小结
第五章 不同立地条件下土壤水分时空变化及其时间稳定性
    5.1 土壤水分基本统计特征
    5.2 土壤水分时间变化特征
    5.3 土壤水分空间变化特征
    5.4 土壤水分时空变异系数
    5.5 土壤水分时间稳定性
    5.6 小结
第六章 灌丛植被蒸散耗水特征及其影响因素
    6.1 不同立地条件下灌丛植被蒸散耗水特征
    6.2 不同栽植密度条件下灌丛植被蒸散耗水特征
    6.3 降水对灌丛植被蒸散耗水量的影响
    6.4 土壤有机质对灌丛植被蒸散耗水量的影响
    6.5 土壤颗粒对灌丛小区蒸散耗水量的影响
    6.6 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望与不足
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间获得的科研成果

(5)基于数值模拟的毛乌素沙地植被变化对区域气候和水分平衡影响研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究进展与现状
        1.2.1 植被变化影响气候的过程和机制
        1.2.2 植被变化影响气候的研究方法
        1.2.3 植被变化对区域气候的影响
        1.2.4 植被变化对区域水分平衡的影响
        1.2.5 目前研究中存在的问题与不足
    1.3 科学问题与研究内容
        1.3.1 拟解决科学问题
        1.3.2 研究内容与技术路线
第二章 研究区概况、WRF模式及数据介绍
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地貌
        2.1.3 气候
        2.1.4 水文条件
        2.1.5 植被
        2.1.6 土壤
    2.2 WRF模式介绍
        2.2.1 模式简介
        2.2.2 动力学框架
        2.2.3 物理模块
    2.3 数据介绍
        2.3.1 WRF模式输入数据
        2.3.2 遥感数据
        2.3.3 气象观测数据
第三章 2001-2018 年毛乌素沙地植被的时空变化特征
    3.1 引言
    3.2 研究方法
        3.2.1 数据预处理
        3.2.2 植被NDVI变化特征分析
        3.2.3 相关性分析
        3.2.4 多元回归残差分析
    3.3 结果分析
        3.3.1 生长季NDVI的空间分布与时空变化特征
        3.3.2 生长季NDVI变化与气候要素之间的关系
        3.3.3 气候变化和人类活动对生长季NDVI变化的相对贡献
    3.4 讨论
    3.5 小结
第四章 毛乌素沙地植被变化对区域气温的影响
    4.1 引言
    4.2 研究方法
        4.2.1 WRF模式配置及物理参数化方案
        4.2.2 数值模拟试验设计
        4.2.3 WRF模式输入数据预处理
        4.2.4 模式验证
        4.2.5 植被变化对气温的影响评估
        4.2.6 极端气温指数
        4.2.7 地表能量平衡
        4.2.8 地面空气热含量
    4.3 结果分析
        4.3.1 土地利用/覆盖类型及夏季地表生物物理参数的变化
        4.3.2 气温模拟结果验证
        4.3.3 植被恢复对2-m气温的影响
        4.3.4 植被恢复对极端气温的影响
        4.3.5 植被恢复对地表能量收支的影响
        4.3.6 植被恢复对湿度和地面空气热含量的影响
    4.4 讨论
        4.4.1 WRF模式的适用性
        4.4.2 植被恢复引发的区域降温效应
        4.4.3 植被恢复对极端气温的影响
        4.4.4 植被恢复引起降温效应的物理机制
        4.4.5 植被恢复对湿度和地面空气热含量的影响
    4.5 小结
第五章 毛乌素沙地植被变化对区域降水以及水分平衡的影响
    5.1 引言
    5.2 研究方法
        5.2.1 数值模拟试验设计
        5.2.2 模式验证
    5.3 结果分析
        5.3.1 降水模拟结果验证
        5.3.2 植被恢复对日均地表能量通量的影响
        5.3.3 植被恢复对降水以及区域水分平衡的影响
        5.3.4 植被恢复对大气湿度和温度的影响
        5.3.5 植被恢复对低层环流的影响
    5.4 讨论
        5.4.1 植被恢复对降水的影响
        5.4.2 植被恢复影响降水的物理机制
        5.4.3 植被恢复对区域水分平衡的影响
    5.5 小结
第六章 毛乌素沙地陆面蒸散与水汽输送对区域降水的影响
    6.1 引言
    6.2 研究方法
        6.2.1 WRF模式配置
        6.2.2 数值模拟试验设计
        6.2.3 不同过程影响降水的贡献方式
    6.3 结果分析
        6.3.1 土壤湿度和水汽通量辐合对降水量和低层环流的影响
        6.3.2 土壤湿度和水汽通量辐合对降水频率及强度的影响
        6.3.3 土壤湿度和水汽通量辐合影响降水的贡献方式
    6.4 讨论
        6.4.1 土壤湿度和水汽通量辐合对区域降水的影响
        6.4.2 土壤湿度和水汽通量辐合影响降水的贡献方式与机制
        6.4.3 陆面特征改变对区域降水以及水分平衡的影响
    6.5 小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新、不足与展望
        7.2.1 特色与创新
        7.2.2 不足与展望
参考文献
致谢
攻读博士研究生期间发表的学术论文
论文选题来源

(6)大规模植被恢复条件下半干旱地区流域水循环演变机制研究 ——以北川河流域为例(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        2.1.1 研究背景
        2.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 植被对降水及蒸散发的影响
        1.2.2 植被变化对土壤水和地下水补给的影响
        1.2.3 水循环演变的水资源效应
        1.2.4 存在的问题与不足
    1.3 研究目标、研究内容与技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
    1.4 主要创新点
    1.5 数据支撑
第二章 研究区概况
    2.1 自然地理
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地形地貌
        2.1.3 气象水文
    2.2 水文地质条件
        2.2.1 地下水的赋存条件及分布规律
        2.2.2 地下水类型及含水岩组
        2.2.3 地下水补给、径流、排泄条件
    2.3 土地利用及植被分布
    2.4 水资源开发利用概况
第三章 植被恢复对浅层土壤水循环的影响
    3.1 试验方案
        3.1.1 土壤剖面含水率监测
        3.1.2 土壤物理性质测试
    3.2 土壤水文参数及剖面含水率变化特征
        3.2.1 土壤水文参数变化特征
        3.2.2 土壤剖面含水率变化特征
    3.3 不同植被土壤剖面水分对降雨的响应
        3.3.1 土壤浸润过程识别方法
        3.3.2 土壤水分对降雨响应的定量分析
    3.4 不同植被土壤剖面水分的消耗过程
        3.4.1 耗水过程识别及耗水量分析
        3.4.2 植被对土壤耗水特性的影响
    3.5 植被对浅层土壤水循环的影响模式
    3.6 本章小结
第四章 植被恢复对地下水降雨入渗补给的影响
    4.1 示踪试验原理
    4.2 示踪试验流程
        4.2.1 示踪试验布设
        4.2.2 样品采集测试
    4.3 试验结果分析
        4.3.1 不同植被下降雨入渗补给量变化
        4.3.2 不同植被下降雨入渗补给过程变化
        4.3.3 植被对地下水补给衰减的影响机理
    4.4 本章小结
第五章 流域尺度水循环要素演变趋势
    5.1 流域水循环模型
    5.2 水循环要素数据处理
        5.2.1 降雨、径流系列
        5.2.2 实测径流还原
        5.2.3 基流分割
    5.3 水循环要素变化特征
        5.3.1 降水量变化特征
        5.3.2 天然径流量变化特征
        5.3.3 生态耗水量变化特征
        5.3.4 水循环要素之间的变化关系分析
    5.4 流域水循环的时空演变特征
    5.5 本章小结
第六章 植被恢复对流域水循环要素演变的影响
    6.1 数据来源与数据处理
        6.1.1 植被覆盖数据
        6.1.2 蒸散发数据
        6.1.3 植被覆盖与蒸散发数据处理
    6.2 植被覆盖与蒸散发的变化趋势
        6.2.1 植被覆盖空间分布及动态变化
        6.2.2 蒸散发空间分布及动态变化
    6.3 植被恢复对水循环要素变化的影响作用
        6.3.1 植被恢复对蒸散发量的影响
        6.3.2 植被恢复对生态耗水量的影响
        6.3.3 植被恢复对地表产流量及基流量的影响
        6.3.4 植被恢复对流域水循环的影响模式
    6.4 本章小结
第七章 流域水循环演变的资源效应评价
    7.1 水资源乘数效应模型
    7.2 植被恢复对流域水资源效应的影响作用
        7.2.1 植被恢复前后水资源效应变化
        7.2.2 植被恢复的典型生态效应
    7.3 河流断面生态需水量对植被恢复的约束
    7.4 本章小结
结论与展望
    主要结论
    不足之处及研究展望
致谢
参考文献
作者简介
第一作者发表的文章

(7)毛乌素沙地人工灌木林群落特征及其生态系统服务研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
        1.2.1 生态恢复概述
        1.2.1.1 恢复生态学的概念及内涵
        1.2.1.2 生态恢复研究进展
        1.2.1.3 生态恢复评价研究进展
        1.2.2 生态系统服务概述
        1.2.2.1 生态系统服务的概念及内涵
        1.2.2.2 生态系统服务研究进展
        1.2.3 生态系统服务权衡与协同
        1.2.3.1 生态系统服务权衡与协同概述
        1.2.3.2 权衡与协同的类型
        1.2.3.3 权衡与协同的研究方法
        1.2.4 毛乌素沙地生态恢复实践与恢复成效研究现状
    1.3 研究思路与科学问题
    1.4 研究内容与目标
    1.5 技术路线
第二章 研究方法
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地质地貌特征
        2.1.2 气候特征
        2.1.3 土壤特征
        2.1.4 水文特征
        2.1.5 植被特征
    2.2 研究方法
        2.2.1 样地设置
        2.2.2 生态系统服务类别的选择
        2.2.3 测定方法
    2.3 数据处理与统计分析
        2.3.1 遥感数据处理
        2.3.2 基本数据计算公式
        2.3.3 评价指标体系的构建
        2.3.4 数据标准化处理
        2.3.5 生态系统服务变化指数ESCI的计算
        2.3.6 综合评价
        2.3.7 多种生态系统服务权衡关系量化方法
        2.3.8 统计分析
第三章 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林群落特征变化
    3.1 沙柳人工灌木林群落特征变化
        3.1.1 沙柳灌木林的分布特征
        3.1.2 不同林龄沙柳人工灌木林群落特征
        3.1.2.1 沙柳的生长特征
        3.1.2.2 生物多样性特征
        3.1.2.3 地上生物量特征
        3.1.2.4 土壤理化性质
        3.1.2.5 风蚀桩高度变化
        3.1.2.6 物种重要值
    3.2 飞播杨柴灌木林群落特征变化
        3.2.1 杨柴灌木林的分布特征
        3.2.2 不同飞播年限杨柴灌木林群落特征
        3.2.2.1 杨柴的生长特征
        3.2.2.2 生物多样性特征
        3.2.2.3 地上生物量特征
        3.2.2.4 土壤理化性质
        3.2.2.5 风蚀桩高度变化
        3.2.2.6 物种重要值
    3.3 微地形对飞播杨柴灌木林群落特征的影响
        3.3.1 微地形对杨柴生长特征的影响
        3.3.2 微地形对群落特征的影响
        3.3.3 微地形对物种重要值的影响
第四章 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务评价
    4.1 毛乌素沙地植被恢复生态系统服务评价指标体系构建
    4.2 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务的变化特征分析
        4.2.1 沙柳人工灌木林生态系统服务的变化特征
        4.2.1.1 沙柳人工灌木林生态系统服务变化指数(ESCI)损益分析
        4.2.1.2 沙柳人工灌木林生态系统服务簇类型及随林龄增加的变化特征
        4.2.2 飞播杨柴灌木林生态系统服务的变化特征
        4.2.2.1 飞播杨柴灌木林生态系统服务变化指数(ESCI)损益分析
        4.2.2.2 飞播杨柴灌木林生态系统服务簇类型及随林龄增加的变化特征
        4.2.3 微地形对飞播杨柴灌木林生态系统服务变化特征的影响
        4.2.3.1 不同坡位、坡向杨柴灌木林生态系统服务值
        4.2.3.2 生态系统服务随坡位下降的变化特征
        4.2.3.3 生态系统服务在不同坡向的损益分析
    4.3 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务综合评价
        4.3.1 不同林龄沙柳人工灌木林评价
        4.3.2 不同飞播年限杨柴灌木林评价
        4.3.3 飞播杨柴14 年后不同坡位、坡向评价
        4.3.4 “风蚀破口”中的不同补植模式评价
        4.3.4.1 不同补植模式下各指标实测值对比
        4.3.4.2 不同补植模式恢复成效评价结果
第五章 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务权衡与协同及其相互关系
    5.1 毛乌素沙地植被恢复过程中人工灌木林生态系统服务权衡与协同
        5.1.1 裸沙地两两生态系统服务权衡与协同关系
        5.1.2 油蒿群落两两生态系统服务权衡与协同关系
        5.1.3 不同林龄沙柳人工灌木林两两生态系统服务权衡与协同关系
        5.1.4 不同飞播年限杨柴灌木林两两生态系统服务权衡与协同关系
        5.1.5 微地形对两两生态系统服务权衡与协同关系的影响
        5.1.5.1 坡位对两两生态系统服务权衡与协同关系的影响
        5.1.5.2 坡向对两两生态系统服务权衡与协同关系的影响
    5.2 毛乌素沙地人工灌木林生态系统服务评价指标间相互关系
        5.2.1 沙柳人工灌木林生态系统服务评价指标间相互关系
        5.2.2 飞播杨柴灌木林生态系统服务评价指标间相互关系
第六章 讨论
    6.1 毛乌素沙地人工灌木林的演替方向
    6.2 毛乌素沙地人工灌木林随林龄增加的生态系统服务变化
    6.3 毛乌素沙地人工灌木林随林龄增加的生态系统服务权衡与协同关系
    6.4 毛乌素沙地微地形对植被发育及生态系统服务的影响
    6.5 人工促进沙地植被恢复的必要性和物种选择
第七章 结论
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附图
致谢
论文选题来源
攻读博士学位期间的成果与科研工作

(8)毛乌素沙地季节性冻土区包气带水汽热耦合运移机制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非冻融条件下包气带水汽热耦合运移研究
        1.2.2 冻融过程对土壤水力参数影响
        1.2.3 冻融条件下土壤水热传输研究
        1.2.4 Hydrus-1D模型在水汽热耦合运移研究中的应用
        1.2.5 存在问题
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 创新点
第二章 包气带水汽热耦合运移基本理论
    2.1 非冻融条件下
        2.1.1 水分运移方程
        2.1.2 热传导方程
    2.2 冻融条件下
        2.2.1 水分运移方程
        2.2.2 热传导方程
        2.2.3 土壤冻结曲线
第三章 研究区概况与研究方法
    3.1 研究区概况
        3.1.1 地理位置
        3.1.2 气候水文
        3.1.3 地形地貌
    3.2 研究方法
        3.2.1 原位监测
        3.2.2 室内外试验
        3.2.3 数值模拟
第四章 非冻融期包气带水汽热耦合运移研究
    4.1 非冻融期土壤水热变化规律
        4.1.1 土壤含水量
        4.1.2 土壤温度
    4.2 模型建立及设置
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 初始及边界条件
        4.2.3 时间离散与空间剖分
        4.2.4 土壤水热参数
        4.2.5 模型评价指标
    4.3 模型校准及验证
        4.3.1 土壤含水量
        4.3.2 土壤温度
    4.4 典型时期土壤水热时空变化规律
        4.4.1 土壤基质势
        4.4.2 基质势梯度
        4.4.3 土壤温度
        4.4.4 温度梯度
    4.5 不同模型模拟通量差异分析
    4.6 非冻融期土壤水分通量日变化规律
        4.6.1 等温液态水通量
        4.6.2 非等温液态水通量
        4.6.3 等温气态水通量
        4.6.4 非等温气态水通量
    4.7 本章小结
第五章 冻融期包气带水汽热耦合运移研究
    5.1 冻融期土壤水热变化规律
        5.1.1 土壤含水量
        5.1.2 土壤温度
        5.1.3 冻融过程划分
        5.1.4 水汽密度及通量
    5.2 模型建立及设置
        5.2.1 存在问题
        5.2.2 模型建立及运行
        5.2.3 模型求解过程
        5.2.4 模型稳定性改进
        5.2.5 模型设置
    5.3 模拟结果分析
        5.3.1 模型校准及验证
        5.3.2 模型评价
    5.4 模型适用性研究
        5.4.1 锡林郭勒试验场
        5.4.2 玛曲试验场
        5.4.3 模拟结果差异分析
    5.5 典型时期土壤水热时空变化规律
        5.5.1 典型冻融时期选取
        5.5.2 冻结时期
        5.5.3 融化时期
    5.6 冻融期土壤水分通量日变化规律
        5.6.1 冻结时期
        5.6.2 融化时期
    5.7 本章小结
第六章 季节性冻土区包气带水分循环机制研究
    6.1 水分运移驱动力分析
        6.1.1 干旱时期
        6.1.2 湿润时期
        6.1.3 冻结时期
        6.1.4 融化时期
    6.2 季节性水分迁移机制
        6.2.1 非冻融期
        6.2.2 冻融期
    6.3 气态水的重要性
        6.3.1 非等温气态水
        6.3.2 等温气态水
        6.3.3 水汽迁移的实际影响
    6.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
附录
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(9)毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统表面能量平衡特征及影响因素(论文提纲范文)

摘要
abstract
1.引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 陆地生态系统表面能量平衡概述
        1.2.2 陆地生态系统表面能量平衡动态
        1.2.3 能量分配的影响因素
        1.2.4 表面能量平衡研究方法
    1.3 存在及拟解决的主要问题
2.研究内容、研究目标及研究方法
    2.1 研究内容
    2.2 研究目标
    2.3 研究方法
        2.3.1 研究区概况
        2.3.2 实验设备及观测
        2.3.3 数据质量控制与缺失值插补
        2.3.4 参数计算
        2.3.5 统计分析
    2.4 技术路线
3.能量平衡闭合评价
    3.1 半小时尺度能量平衡闭合
    3.2 日尺度能量平衡闭合
    3.3 讨论与小结
4.毛乌素沙地典型灌丛生态系统生物、非生物因子动态特征
    4.1 环境因子
        4.1.1 空气和土壤温度
        4.1.2 饱和水汽压差
        4.1.3 降水量和土壤体积水含量
    4.2 生物因子
        4.2.1 表面导度
        4.2.2 归一化差异植被指数
    4.3 讨论和小结
5.研究区灌丛生态系统能量平衡特征
    5.1 能量通量的季节和年际动态
    5.2 能量分配的季节和年际动态
    5.3 能量通量的日动态
    5.4 讨论和小结
6.不同时间尺度能量分配的影响因素
    6.1 半小时尺度
    6.2 日尺度
    6.3 月尺度与年际变异
    6.4 讨论与小结
7 结论与展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢

(10)毛乌素沙地东南缘典型植物群落下土壤理化性质分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题依据
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 选题的目的及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 研究内容与思路
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线图
2 研究区概况和研究方案
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 自然条件概况
        2.1.3 社会经济概况
    2.2 研究方案
        2.2.1 植物选择
        2.2.2 样地选择
        2.2.3 取样方法
        2.2.4 实验方法
        2.2.5 数据处理方法
3 不同草本植物群落下土壤理化性质分析
    3.1 土壤水分含量
    3.2 土壤容重
    3.3 土壤有机碳含量
    3.4 土壤全碳含量
    3.5 土壤全氮含量
    3.6 土壤碳氮比
    3.7 土壤相关性分析
    3.8 小结
4 不同灌木群落下土壤理化性质分析
    4.1 土壤水分含量
    4.2 土壤容重
    4.3 土壤有机碳
    4.4 土壤全碳
    4.5 土壤全氮
    4.6 土壤碳氮比
    4.7 土壤相关性分析
    4.8 小结
5 草本植物群落和灌木群落下土壤理化性质对比分析
    5.1 土壤水分含量
    5.2 土壤容重
    5.3 土壤有机碳含量
    5.4 土壤全碳含量
    5.5 土壤全氮含量
    5.6 土壤碳氮比
    5.7 相关性分析
    5.8 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献

四、毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态(论文参考文献)

  • [1]中国沙漠(地)土壤水分深层渗漏研究进展[J]. 特日格勒,冯伟,杨文斌,李钢铁,李卫. 绿色科技, 2021
  • [2]神木臭柏自然保护区大型土壤动物群落特征与土壤质量评价[D]. 刘姣. 延安大学, 2021
  • [3]毛乌素沙地杨柴和沙柳的蒸腾耗水特征及人工林地植被承载力[D]. 洪光宇. 内蒙古农业大学, 2021
  • [4]毛乌素沙地典型人工灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水特征研究[D]. 赵鑫. 聊城大学, 2021
  • [5]基于数值模拟的毛乌素沙地植被变化对区域气候和水分平衡影响研究[D]. 郑颖. 内蒙古大学, 2021
  • [6]大规模植被恢复条件下半干旱地区流域水循环演变机制研究 ——以北川河流域为例[D]. 朱亮. 中国地质科学院, 2021(01)
  • [7]毛乌素沙地人工灌木林群落特征及其生态系统服务研究[D]. 张雷. 内蒙古大学, 2021
  • [8]毛乌素沙地季节性冻土区包气带水汽热耦合运移机制研究[D]. 郑策. 长安大学, 2021(02)
  • [9]毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统表面能量平衡特征及影响因素[D]. 黄松宇. 北京林业大学, 2020(02)
  • [10]毛乌素沙地东南缘典型植物群落下土壤理化性质分析[D]. 黄博. 西安科技大学, 2020(01)

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毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态
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